苏乐伟 1段存丽 1孙亮 2,*宋博 2[ ... ]王新伟 2,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电系统实验室,北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
3 西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710021
4 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
水下光学成像技术对于海底资源勘测、海洋生态监测、水下搜索救援、水下考古等应用具有重要意义。相比传统水下摄像机,距离选通成像技术可以过滤选通切片外的后向散射噪声和环境背景噪声,实现高质量水下成像,但是在浑浊水体中仍然会受切片内后向散射噪声影响,导致成像距离缩短。对此,开展了光学偏振与距离选通成像结合的水下偏振选通成像技术研究,利用后向散射光良好的保偏性去除选通切片范围内的后向散射噪声,提升目标识别距离。通过理论仿真和实验研究,对比分析了不同水质下距离选通成像和偏振选通成像目标识别距离的差异。发现存在临界衰减系数c0:当水体衰减系数小于等于c0时,光学偏振对于提升距离选通成像工作距离无效果;当水体衰减系数大于c0时,偏振可提升距离选通成像工作距离。实验中还发现,目标反射率会影响临界衰减系数。该研究有利于不同水质下距离选通成像的优化应用。
水下光学成像 偏振距离选通成像 距离选通成像 偏振成像 信噪比 识别距离 underwater optical imaging polarized-range-gated imaging range-gated imaging polarization imaging signal-to-noise ratio recognition distance 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230372
作者单位
摘要
1 中国石油大学(华东)新能源学院,青岛 266580
2 胜利油田技术检测中心,东营 257000
准确表征沉降罐的散热损失对于原油集输系统的节能降耗具有重要意义,该文通过搭建原油沉降罐散热量表征实验系统,开展了沉降罐散热过程的内部温度场和不同部位热流分布的实验测量。结果表明,底面热传导热损失>侧面综合散热损失>拱顶面综合散热损失。该实验系统的开发对于油气储运专业学生深入理解传热学知识在工程领域的应用发挥了积极作用,培养了学生的动手能力。
原油沉降罐 热电偶测温 温度分布 散热损失 crude oil settling tank thermocouple temperature measurement temperature distribution heat loss 
实验科学与技术
2023, 21(6): 73
作者单位
摘要
西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
为有效指导快速反射镜设计,开展了快速反射镜理论建模与仿真分析研究。相比以往单自由度运动模型,该文基于动力学分析,建立了两轴快速反射镜的多自由度运动微分方程,推导出被控对象传递函数和对基座扰动的隔离传递函数;仿真分析了结构谐振频率对被控对象特性的影响,指出转动固有频率较大时,被控对象为欠阻尼系统,传递函数曲线存在谐振峰;建立了包含结构特性的快速反射镜控制系统仿真模型,分析了负载质心偏离柔性铰链支承中心、结构谐振频率等对其扰动隔离性能的影响,指出非工作轴固有频率越大,对扰动隔离性能越好,一般选择在伺服系统增益交界频率2倍以上,工作轴固有频率需权衡扰动隔离性能和电机力矩约束等进行选择。最后结合实物振动试验,验证了仿真模型的正确性。
快速反射镜 理论模型 仿真分析 固有频率 结构特性 fast steering mirror theoretical model simulation analysis natural frequency structural characteristics 
应用光学
2023, 44(3): 513
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, Ames, IA 50011, United States of America
2 School of Mechanical and Automotive Engineering, Shanghai University of Engineering Science, 333 Longteng Road, Shanghai 201620, People’s Republic of China
3 College of Chemistry and Environmental Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, Guangdong 518055, People’s Republic of China
Raman spectroscopy-based temperature sensing usually tracks the change of Raman wavenumber, linewidth and intensity, and has found very broad applications in characterizing the energy and charge transport in nanomaterials over the last decade. The temperature coefficients of these Raman properties are highly material-dependent, and are subjected to local optical scattering influence. As a result, Raman-based temperature sensing usually suffers quite large uncertainties and has low sensitivity. Here, a novel method based on dual resonance Raman phenomenon is developed to precisely measure the absolute temperature rise of nanomaterial (nm WS2 film in this work) from 170 to 470 K. A 532 nm laser (2.33 eV photon energy) is used to conduct the Raman experiment. Its photon energy is very close to the excitonic transition energy of WS2 at temperatures close to room temperature. A parameter, termed resonance Raman ratio (R3) Ω = IA1g/IE2g is introduced to combine the temperature effects on resonance Raman scattering for the A1g and E2g modes. Ω has a change of more than two orders of magnitude from 177 to 477 K, and such change is independent of film thickness and local optical scattering. It is shown that when Ω is varied by 1%, the temperature probing sensitivity is 0.42 K and 1.16 K at low and high temperatures, respectively. Based on Ω, the in-plane thermal conductivity (k) of a ~25 nm-thick suspended WS2 film is measured using our energy transport state-resolved Raman (ET-Raman). k is found decreasing from 50.0 to 20.0 Wm-1 K-1 when temperature increases from 170 to 470 K. This agrees with previous experimental and theoretical results and the measurement data using our FET-Raman. The R3 technique provides a very robust and high-sensitivity method for temperature probing of nanomaterials and will have broad applications in nanoscale thermal transport characterization, non-destructive evaluation, and manufacturing monitoring.
resonant Raman scattering two-dimensional (2D) materials Raman intensity ratio ET-Raman thermal conductivity 
International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(3): 035201
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of First Medical Center, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China
2 State Key Laboratory of Solid-State Lighting, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
We report on the effect of inserted photonic crystalline (Ph-C) in the GaN epitaxial layer on the incorporation of the indium component for the InGaN-based green LED. The adoption of Ph-C in the GaN layer shifted the Raman peak value of E2 mode of GaN to lower frequency and resulted in a tensive stress relief. The stress relief can be attributed to strained lattices restoring in the matrix of Ph-C and the GaN pseudo-epitaxy over the air-void of the Ph-C. Moreover, the HRXRD rocking curves and AFM results show that the insertion of Ph-C also improves the crystal quality. With the inserted Ph-C, the indium component in the multiple quantum wells of the green LED (Ph-C LED) was enhanced. This resulted in a 6-nm red-shift of the peak wavelength. Furthermore, the LOP of the Ph-C LED was enhanced by 10.65% under an injection current of 20 mA.We report on the effect of inserted photonic crystalline (Ph-C) in the GaN epitaxial layer on the incorporation of the indium component for the InGaN-based green LED. The adoption of Ph-C in the GaN layer shifted the Raman peak value of E2 mode of GaN to lower frequency and resulted in a tensive stress relief. The stress relief can be attributed to strained lattices restoring in the matrix of Ph-C and the GaN pseudo-epitaxy over the air-void of the Ph-C. Moreover, the HRXRD rocking curves and AFM results show that the insertion of Ph-C also improves the crystal quality. With the inserted Ph-C, the indium component in the multiple quantum wells of the green LED (Ph-C LED) was enhanced. This resulted in a 6-nm red-shift of the peak wavelength. Furthermore, the LOP of the Ph-C LED was enhanced by 10.65% under an injection current of 20 mA.
Journal of Semiconductors
2022, 43(7): 072801
作者单位
摘要
西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
针对二维陀螺平台方位瞄准线控制在过顶位置时因驱动轴和敏感轴存在非线性约束导致的不稳定问题,分析了不同类型扰动源对方位瞄准线稳定的影响及其随俯仰角变化的规律,提出了基于扰动源分类控制的过顶稳定方法。该方法采用反馈和前馈双通道复合控制结构,在过顶位置时基于控制结构自身消除陀螺测量噪声放大导致的内生力矩扰动,通过增加前馈通道的滤波环节,抑制横滚扰动高频分量引起的力矩扰动,解决了过顶位置时方位驱动轴震荡的问题,同时通过反馈通道和前馈通道分别实现对方位扰动和横滚扰动低频分量的有效隔离。仿真结果表明,该方法能够大幅衰减陀螺测量噪声和横滚扰动高频分量引起的方位电机力矩扰动幅值,增强系统稳定性。最后通过某二维陀螺平台进行了实验,过顶位置时瞄准线方位经受振动条件下的稳定精度由82.4 μrad 减小为44.6 μrad,经受摇摆条件下的隔离度由−14.54 dB提升至−27.85 dB。实验结果验证了该方法能够有效提升过顶位置方位瞄准线的扰动隔离性能。
二维陀螺平台 过顶稳定 稳定精度 隔离度 two-dimensional gyro platform passing zenith stabilization stabilization precision isolation ratio 
应用光学
2021, 42(6): 989
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院, 现代显微仪器研究所, 黑龙江 哈尔滨150080
近年来,荧光显微成像技术由于良好的特异性、高的对比度和信噪比等性能优势,被广泛应用于生物物理学、神经科学、细胞学、分子生物学等生命科学研究的各个领域。然而,传统的荧光显微镜仍然存在分辨率、成像速度、成像视场、光毒性和光漂白等的相互限制,使其在亚细胞结构观测、活体生物超精密成像和分子结构研究领域的应用受到了极大阻碍。由于传统荧光显微镜的局限性,研究人员将目光投向了由数据驱动的深度学习方法。基于深度学习的显微镜的出现,丰富了现有的光学显微成像技术,大数据量的训练突破了传统光学显微镜所能够达到的功能和性能的疆界。本文聚焦基于深度学习的荧光显微成像技术,首先对深度学习的基本原理以及发展过程进行简要概述,随后针对深度学习在荧光显微成像领域近年来的国内外最新成果进行总结,之后通过与传统显微成像系统进行对比,阐述了深度学习在解决荧光显微成像问题上的优越性,最后对深度学习在显微成像技术上的应用前景进行了展望。
显微 深度学习 荧光显微镜 超分辨 光学成像 
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811007
王新伟 1,2,3,4孙亮 1雷平顺 1陈嘉男 1[ ... ]周燕 1,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电系统实验室,北京 100083
2 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 519080
3 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
4 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
海洋宏生物原位“观”和“测”对于海洋生态环境、海洋生物资源和海底矿产资源的研究和评估具有重要的意义。目前用于海洋宏生物原位观察的传统水下摄像机存在目标辐射特性、水体光散射、距离信息丢失等导致的低对比度目标探测难的问题。针对此,提出了水下激光雷达相机,可以兼顾并超越传统激光扫描雷达与摄像机复合的技术方案,利用单一系统同时获得百万像素高对比度的二维强度图像和高分辨率的三维图像,且二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并介绍了基于该技术研制的“凤眼”系统,其光立体采样区体积可调,距离分辨率优于1 cm,像素数为1360×1024。自2018年起,“凤眼”在我国南海海域进行了4个航次的海上试验,获取了海底宏生物及微地形地貌图像,最大工作深度达到3 291 m。
水下光学成像 激光雷达相机 原位观测 低对比度目标 海洋宏生物 underwater optical imaging light ranging and imaging in-situ observation and measurement low contrast target macro marine life 
红外与激光工程
2021, 50(6): 20211039
作者单位
摘要
渤海大学物理科学与技术学院, 锦州 121000
采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO2薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度, TiO2薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析, 提出了不同形貌TiO2薄膜的生长演化机制, 并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO2薄膜的性能, 采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO2薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究, 实验数据显示CdS/TiO2复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO2薄膜, 而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜, 说明了大面积高能(001)面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜的性能优越性。
TiO2薄膜 (001)晶面 晶体生长 水热法 量子点 敏化 TiO2 thin film (001) lattice plane crystal growth hydrothermal method quantum dot sensitization 
人工晶体学报
2021, 50(3): 516
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学机械与汽车工程学院, 上海 201620
2 美国爱荷华州立大学机械工程系, 美国 爱荷华州 50011
3 上海海洋大学工程学院, 上海 201306
4 武汉大学动力与机械学院, 湖北 武汉 430072
激光辅助近场纳米制造是利用近场聚焦激光束突破衍射极限对材料进行加工,使其发生纳米域内的相变或爆炸,从而制造纳米级材料和复杂结构的技术。基于探针的激光辅助近场制造技术是激光辅助近场纳米制造的一大分支。加工域内原位光场、温升、应力以及材料结构演变是纳米加工动态过程中的重要信息,有助于深入理解纳米加工过程多物理场相互作用的物理机制,以及进一步优化加工过程控制。本文主要综述了基于扫描探针显微镜探针针尖的激光辅助近场纳米加工中光场、温度场、应力场探测的实验和结构演变的理论计算工作。
显微 近场显微镜 激光辅助纳米制造 拉曼光谱 分子动力学模拟 
中国激光
2021, 48(6): 0600001

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